复合材料模块介绍
1. 引言
复合材料是由两种或两种以上不同性质的材料,通过物理或化学的方法,在宏观上组成具有新性能的材料。它们广泛应用于多个领域,包括航空航天、汽车、船舶和建筑等。复合材料模块是COMSOL Multiphysics®软件的附加模块,专门用于研究多层复合结构的特征和功能。
2. 复合材料的定义与分类
定义:复合材料是由至少两种组分组合而成的异质材料,具有新性能。
分类:
按使用性能分为功能复合材料和结构复合材料。
按制造工艺分为层压复合材料、注射复合材料和纤维缠绕复合材料等。
常见类型:纤维增强塑料、层合板和夹心板。
3. 复合材料模块的功能
共性支撑模块:提供软件总体运行的基础GUI设计核心,包括视图显示、选择器、网格显示等功能。
专用前、后处理模块:
前处理:采用树状模型树结构建立复合材料模型,支持多种网格类型和材料类型,设置载荷约束和曲线等。
后处理:通过云图和曲线查看计算结果,如应力、变形、振幅等。
静力学求解器模块:对复合材料结构进行静强度分析,计算单层及整体复合材料结构的应力、应变和变形。
动力学求解器模块:计算复合材料结构的模态和频率信息。
高级复合材料铺覆模块:通过对称、反对称、复制等功能,快速完成复合材料铺层设置。
复合材料数据库模块:用于创建和存储不同复合材料的力学参数,便于后续调用材料并赋予给复合材料。
4. 复合材料的优点
高强度、高刚性。
耐磨、耐腐蚀。
性能可设计,易制成结构件。
各向异性、非均匀性。
5. 复合材料的局限性
制造工艺复杂,成本较高。
性能受制造工艺和材料组成影响较大。
6. 应用领域
航空航天:飞机、航天器、风力发电机。